用于矿山等极端环境中的高精度定位算法

高精度室内定位技术在矿山、建筑、施工等多种极端环境下都有需求。基于超宽带通信(Ultra Wideband,UWB)的室内定位技术能够提供较高的定位精度,但超宽带信号易受到障碍物的干扰,并且在类似矿山等极端环境中,障碍物不可避免。因此,超宽带非视线传输(Non-Line-of-Sight,NLoS)测距成为当前的一个研究热点。当前研究大多集中在识别和消除非视线传输对超宽带测距的影响上,实际应用中,大多数情形下超宽带信号根本无法穿透障碍物,会导致定位标签只能够与2个或1个信标节点通信,但完成三边定位至少需要3个信标节点。为此,提出了一种基于目标行为分析的定位算法,该算法能够在短时间内仅剩余一个信标节点与标签通信时,也可实现高精度定位。该算法以超宽带通信为基础,使用信号飞行时间(Time of Flight,TOF)算法测距并定位。通过分析信号正常时的目标运动轨迹来判断其速度和方向,当信号不正常时(可通信的信标节点减少),可利用预测的速度和方向参数来实现辅助定位。将该算法部署在一个基于超宽带定位的系统中进行了测试,结果表明:当能够与标签通信并完成TOF算法的信标节点数量少于3个时,基于NLoS传输识别和消除的算法无法完成定位,而基于目标行为分析的定位算法依然能够实现定位,在单信标节点区域的平均定位误差为0.93 m,最大误差为1.41 m,在2个信标节点测距的区域,平均定位误差为0.64 m,最大误差为1.2 m。     

IEEE802系列宽带无线接入标准简介

随着Internet和数据通信产业的迅速发展,宽带无线接入成为当前通信业界的讨论热点。结合最新的宽带无线接入技术,重点介绍了IEEE802系列宽带无线接入标准,并从覆盖范围、工作频率、移动性等6个方面对它们进行了比较。     

超宽带信号的时频分析

超宽带(UWB)信号的特性更多表现为非平稳信号的特性,而对非平稳信号采用时频域的变换更能描述信号频谱的分布情况.首先引入了一种基于布莱克曼窗的短时傅立叶变换,然后给出两种典型的UWB信号,利用这种时频分析方法对两种UWB信号进行了时频分析.分析结果表明,无论是PAM-DS-UWB信号还是OFDM-UWB信号都符合FCC对UWB信号的功率限制.     

超宽带无线通信室内RAKE接收机性能分析

在室内密集多径环境下,超宽带信号会产生严重的时间弥散,信号的的传输性能将会下降,Rake接收是提高超宽带接收机性能的重要手段.然而如何确定接收机的叉指数目成为接收机设计过程中的关键问题,基于IEEE802.15.3a室内超宽带多径信道模型,采用二进制相移键控(BPSK)调制方式时,选用最大比合并(MRC)方式的Rake接收机的超宽带通信系统的性能进行了仿真.仿真得出了最佳的合并叉指数目,结果表明在最佳的合并叉指数目情况下的系统性能较其它叉指数情况下的系统性能更为优越,验证了选取此叉指数目的有效性.此方法大大有利于Rake接收机的设计.     

基于UWB定位的变电站三维可视化作业监控系统研究

针对变电站现场工作人员误入带电间隔、与带电设备安全距离不足、扩大工作范围,大型机具作业误碰设备及现场人工监督监管困难所带来的问题,文章采用变电站三维模型构建技术、基于交点质心的超宽带(Ultra Wideband,UWB)信号测距的三维定位算法、基于电子安全围栏作业的监控技术等关键技术,研制了一种基于UWB定位的变电站...     

DC-OFDM超宽带通信系统研究

在室内短距离无线通信技术中,超宽带(Ultra WideBand,UWB)技术凭借低成本、低功耗、保密性强、抗干扰能力强、传输速率高等优点,近年来得到了广泛的研究与发展,成为宽带无线通信系统的核心技术之一,已经受到学术界和工业界的广泛重视,具有广阔的应用与市场前景。本文以双载波-正交频分复用(dual-carrier orthogonal frequency division multiplexing,DC-OFDM)超宽带系统方案为研究对象,介绍了系统工作原理、发射端和接收端关键模块、频带划分方案等;阐述了超宽带短距离无线通信系统研究中使用的超宽带信道模型,用仿真数据说明了该信道模型的冲击响应特性;并分析了基于该模型的DC-OFDM超宽带系统的误码性能。     

超宽带穿墙雷达动目标跟踪成像算法研究

利用超宽带穿墙雷达探测跟踪墙后人体目标在城区巷战、反恐斗争和人质救援等领域的应用日益广泛。动目标检测与成像算法是穿墙雷达信号处理的两大关键部分,针对传统的动目标检测方法的不足,本文研究了一种提取动目标回波信息的自适应背景去除方法,并考虑到墙体影响,对传统的后向投影成像算法进行改进。利用FDTD数值仿真和外场实验验证了对隐藏在墙后运动目标跟踪成像,研究结果表明,本文算法对天线形式要求简单,准确度高,实时性好。     

超宽带系统中采样门前置电路的仿真与分析

对超宽带系统中采样门前置电路进行了理论分析和系统研究,对其产生电路中输入信号的幅度和宽度、采样信号的宽度和上升时间、等效采样的时间间隔等因素的影响进行了分析,给出了一定的结论,同时根据仿真设计了一种采样门电路,给出了实验结果。     

改进的超宽带传输参考系统及其性能

提出了一种改进的传输参考(MTR)结构,该结构充分利用了超宽带(UWB)信道的准静态特点,在发射端一帧中只发射一个参考脉冲和多个数据脉冲,在接收端利用这一个参考脉冲来解调多个数据脉冲。在不考虑符号间干扰的单用户情况下,此种结构接收机的误码性能优于一般的传输参考(TR)系统,且其数据速率提高了近一倍。与差分传输参考(DTR)系统相比,两者误码性能基本一致,但这种收发方式因无需差分编码降低了系统的复杂度。最后使用Scholtz's单循环脉冲和IEEE802.15.3a中的信道模型进行了性能仿真。     

高速超宽带并行检测接收机的设计

在介绍一种基于TH-PPM调制方式的超宽带通信系统的基础上,深入讨论了一种并行检测接收机方案并分析了其工作原理.结合实测数据验证了此接收机方案能在高传输速率的情况下取得较好的超宽带信号接收效果.